【三氧化鎢】
三氧化鎢,化學式:WO3,是鎢(VI)的氧化物,是從鎢礦製取單質鎢工業的重要中間體。呈黃色粉末,熔點:1472℃, 相對密度(水=1)7.16, 沸點1837℃;不溶於水,溶於鹼液,微溶於酸。可由鎢礦與純鹼共熔後加酸而得。
三氧化鎢主要用於煅燒還原生產鎢粉和碳化鎢粉,進而用於生產硬質合金產品,如刀具和模具的製造。同時也可用於製造純鎢製品、鎢條、鎢絲,鎢電極;和用途配重和輻射的屏蔽材料。工業生產中也有少量的用作黃色陶瓷器的著色劑。 船舶工業中,鎢的氧化鎢被用作重要的防腐油漆和塗料材料。
【三氧化二鎢】
三氧化二鎢其實就是三氧化鎢,其分子結構和三氧化二鋁的類似,可用於製作性能更為優異的雷射發射源;用作助催化劑,在SCR脫硝催化劑中發揮抗載體燒結、抗鹼金屬和硫中毒等作用,從而提升脫硝效率;用作光催化劑,摻雜鐵的三氧化鎢,相比單純的三氧化鎢和氧化鐵,其紫外光及可見光催化活性都有數倍提高。
【正交相三氧化鎢】
三氧化鎢的結構會隨著溫度的不同而改變,形成多種晶相,如四方相(740°C以上)、正交相(330-740°C)、單斜相(17-330°C)、三斜相(-50-17°C)等。水熱合成法可以在相對溫和的條件下製備納米材料,特別是一些介穩相。水熱合成中採用不同的前驅體和調控劑,通過控制溫度、濃度、pH值等條件,可獲得正交相三氧化鎢。
【六方相三氧化鎢】
六方相三氧化鎢具有層狀結構,每一層八面體定點連接,形成六元環,在其晶軸方向會形成一維六方的通道。另外,相鄰的六元環互相之間構成三角形,也會形成一維三方通道。很多金屬離子可以嵌入到其特殊的六方通道中,從而形成六方相鎢青銅,在負極材料和可充電鋰離子電池中表現出巨大的應用前景;此外,六方相三氧化鎢納米材料可以應用與光催化降解有機物。
六方相三氧化鎢是一種亞穩態晶相,其製備過程一般要求溫和,可以由鎢酸鈉和鹽酸為原料,以草酸鉀和硫酸鉀分別作為添加劑,利用水熱法合成。
【納米三氧化鎢】
納米三氧化鎢是顆粒度在一個維度上小於100納米的三氧化鎢顆粒,是一種重要的工業原料。納米三氧化鎢具有較大的比表面積,表面效應顯著,是一種很好的催化劑;對電磁波有很強的吸收能力,在太陽能的利用上可作為優良的吸收材料,在軍事上可作為重要的隱形材料;作為過渡金屬的化合物,納米三氧化鎢還具有半導體特性,是一種很有潛力的敏感材料,對硫化氫、氨氣等多種氣體具有敏感性;此外,納米三氧化鎢還是一種具有電致變色性、氣致變色、光致變色、超導等諸多特性的多功能半導體功能材料。
【三氧化鎢陶瓷】
納米三氧化鎢粉末的常用製備方法有固相反應法三氧化鎢(WO3)是一種極為重要的高技術材料,這種材料具有非線性、介電常數高、電致變色、氣體探測、化學催化等特徵。利用WO3的這些特徵,可將其納米粉末燒製成壓敏電阻陶瓷、陶瓷電容器、光(電)變色陶瓷薄膜、氣敏陶瓷、光催化降解陶瓷薄膜、電池電極陶瓷材料、微波吸收陶瓷薄膜、新型高溫熱電陶瓷及其薄膜等功能陶瓷與陶瓷薄膜,在化工、能源、電力等眾多的領域有著巨大的應用潛力。
陶瓷製品所用原材料的製備方法一般有兩種,即機械破碎法與合成法。前一種採用機械原理將粗顆粒破碎以獲得細粉,具有生產量大,成本低的優點,但在破碎過程中存在雜質混入的問題,並且難以製得亞微米級的顆粒尺寸;而合成法製得的粉料純度高、粒度小、成分均勻性好,適合於性能要求高,產量低的先進陶瓷材料的需要。
【三氧化鎢電致變色薄膜】
三氧化鎢是研究得最多的一種陰極著色電致變色材料,三氧化鎢電致變色薄膜是一種無機電致變色材料,具有成本低廉、循環可逆性好、光學性能好、顏色變換快等優勢。WO3電致變色薄膜被廣泛應用於智能窗、建築玻璃、汽車後視鏡等。
三氧化鎢電致變色薄膜可以採用諸如物理氣相沉積、化學氣相沉積、電子束蒸鍍法等多種方法進行製備。目前最常使用的製備三氧化鎢薄膜的方法是電子束蒸鍍法,其蒸鍍物質可以選用三氧化鎢粉末和三氧化鎢靶材兩種。
【三氧化鎢靶材】
三氧化鎢薄膜是一種重要的功能材料,因其具有優良的電致變色性能而被用於系統中。電子束蒸鍍法製備致變色用WO3薄膜常用的蒸鍍物質有WO3粉末和WO3靶材兩種。目前研究較多的是採用WO3粉末作為蒸鍍物質,但是採用粉末的形式通常是不合適的,選擇三氧化鎢靶材作為蒸鍍物質是一種優化方案。
三氧化鎢靶材的製備採用一般電子陶瓷的製備方法,其工藝流程一般為:球磨混料—壓製成型—燒結。在製備過程中,原料的好壞將對陶瓷的最終性能產生決定性的影響。常見的三氧化鎢靶材的製備方法有固相法、氣相法和液相法。
【三氧化鎢催化劑】
三氧化鎢是一種重要的半導體材料,具有催化特性,三氧化鎢催化劑在加氫脫硫、SCR脫硝、光催化等方面用途廣泛。
【三氧化鎢調光玻璃】
電致變色薄膜可用於靈巧窗,大面積、高對比度、高解析度及無視角差的顯示屏,汽車後視鏡的自動光強調節等方面,具有很廣泛的應用前景。在眾多電致變色材料中,三氧化鎢具有著色效率高、可逆性好、響應時間短、壽命長、成本低等特點,被認為是最有發展前途的電致變色材料之一。
三氧化鎢電致變色膜具有透射率調節範圍大、循環穩定性好、原材料價格低等優勢,工作電壓低、能耗小、環保、視覺大、有記憶功能、工作範圍寬、易於大面積製作等優點,在顯示器件、三氧化鎢調光玻璃、信息存儲等領域有著廣泛的應用前景。具體可用於建築智能窗、汽車防眩後視鏡、顯示器件、變色眼鏡以及汽車變色天窗等。
【三氧化鎢屏蔽材料】
三氧化鎢對電磁波具有良好的吸收和屏蔽效果,研究表明,同樣厚度的鎢或鉛屏蔽電子時,鎢的能量沉積更多,屏蔽效果明顯優於鉛。三氧化鎢屏蔽材料可以用在醫用屏蔽件中;也可以製成金屬纖維防輻射服等,具有透氣性好、可洗滌、屏蔽效果高、對人體無任何副作用等優勢。
金屬纖維防輻射服是防輻射服發展史上的第三代防輻射產品。採用氧化鎢纖維與純棉纖維混紡工藝,也就是把氧化鎢抽成細絲,在面料內部形成網狀結構。這種金屬纖維網可以反射電磁波,當金屬網孔徑小於電磁波波長(波長=光速/頻率)1/4時,就能有效將電磁輻射阻擋在體外。
【三氧化鎢燃料電池載體】
三氧化鎢的化學性質很穩定,具有很強的耐酸性,正好非常合適燃料電池的反應環境。研究發現三氧化鎢部分替代碳作為三氧化鎢燃料電池載體,負載貴金屬,形成Pt/WO3/C催化劑,可以極大的提升催化劑的抗腐蝕性,提高催化劑使用壽命;同時,由於三氧化鎢與Pt的協同催化作用,減少貴金屬的使用,降低催化劑的成本,並且提高催化活性。另外,在添加WO3的催化劑的CO溶出實驗中發現,Pt/WO3/C展現出很好的CO氧化能力,也就是三氧化鎢燃料電池載體具有良好的抗CO毒化能力。
【三氧化鎢電阻元件】
三氧化鎢是一種η-型寬禁帶半導體氧化物(禁帶寬度約2.4~2.8eV),由於晶體內存在原子或電子缺陷,使化合物發生化學計量偏離,其電荷載流子濃度主要決定於化學計量缺陷(如氧空位)的濃度,使其具有優異的催化和氣敏性能,可以用於製備電阻元件。以WO3為敏感材料製備的電阻元件是一種限流元件。
三氧化鎢基氣敏電阻元件因具有結構簡單、成本低廉、靈敏度高等優點,而被認為是NOx、CO、O2和NH3等最具有發展前景的新型氧化物氣敏傳感器之一。
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